閃急沸騰模擬
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
閃急沸騰模擬的實例教程
圖1為阿貢國家實驗室（ANL）的研究成果，展示了試驗和AVL FIRE M仿真結果之間的對比，所示為異辛烷在閃急沸騰條件下造成的噴嘴頭部濕壁現象。AVL FIRE M的仿真結果與試驗結果高度一致，這些結果在ECN被廣泛接受。
圖1：異辛烷燃料在閃急沸騰條件下造成的噴嘴頭部濕壁現象：AVL FIRE M仿真結果與ANL試驗結果對比
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直噴汽油機中的多組分燃料噴射策略
為了不斷追求內燃機效率的提升和污染物排放的減少，需要詳細了解發動機系統中每個階段的流體流動情況，包括燃料類型、燃料噴射過程、氣液相互作用、以及隨后的燃油蒸汽分布、混合、燃燒和污染物產生過程。當前GDI發動機的策略是高溫條件下噴射多組分燃料（或者替代燃料）。這種情況下將引起燃料的閃急沸騰，從而實現液體燃料更快的破碎速度，較小的噴霧貫穿距和較大的噴霧錐角。這將影響發動機的燃燒質量、改變CO2、NOx和Soot的排放水平，影響發動機的效率。圖2為閃急沸騰噴霧的示意圖，展示了閃急沸騰現象在噴嘴內部以及噴霧破碎、蒸發過程中的影響。
圖2：閃急沸騰示意圖，可以看出噴嘴內部以及噴霧區域閃急沸騰現象對于噴霧霧化的影響
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AVL FIRE? M中的多組分閃急沸騰模型
閃急沸騰現象指的是高溫液體壓力突然下降至飽和蒸氣壓，或者溫度超過飽和溫度時，由液相轉化為氣相的一種快速蒸發現象。在AVL FIRE M中，考慮了閃急沸騰發生時流體熱力學平衡狀態的變化，采用先進的Hertz Knudsen模型進行閃急沸騰傳質速率的建模。圖3展示了進行多組分多相流噴組仿真的圖形界面。模型中激活了Multiphase模塊和Species transport模塊，在species mass transfer界面，用戶需要指定發生閃急沸騰的液相組分和對應的氣相組分。
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為了簡化物理模型用于模擬計算，所以本文假設經過軸向距離噴嘴出口0.07m 徑向截面的均為節流閃發的冷媒氣體和霧化后的稠密離散相霧滴的均勻混合物。因此，本文簡化物理模型，取霧化腔軸向距離噴嘴出口0.07m 之后的部分進行模擬計算，并分區進行結構化網格劃分，如圖7，采用歐拉兩相流和稠密離散相模型(DDPM)[15]進行計算，同時假設氣液兩相冷媒分液過程和外界是絕熱的。
溶液的蒸發、降溫在蒸發室的沸騰液面上進行，這樣也就不存在結垢問題。但是，在蒸發室閃急蒸發時，沸騰界面上的霧滴飛濺是很嚴重的。仍然要黏結在蒸發室器壁上形成晶垢。需要在蒸發室的頂部附加一周向器壁噴灑的特殊洗滌噴管或洗水溢流環，在生產過程中定期地用清水清洗，以避免蒸發器截面逐漸縮小而帶來的生產能力下降，且可以在不中斷生產而得到清洗的效果。
安全方案設計
1）油氣回收系統急停設置。在風機K-556A/B附近安裝防爆操作柱一個，操作柱上安裝現場急停按鈕，在控制室設置該系統一鍵切斷按鈕，當有火災報警或其他緊急情況出現時，現場和中控室都可一鍵切斷油氣回收系統所有閥門、風機和污油泵。
2）可燃/有毒氣體檢測器設置。
（BLEVE）和火球；
2．噴射火；
3．池火；
4．閃火；
5．蒸汽云爆炸。
